无线传感器网络中节点定位算法研究

论文摘要

无线传感器网络的工作区域通常是人类不适合进入的区域,要在这些特殊区域中提供应用,必须要以最小的计算开销、通信开销和能量消耗实现节点定位。目前国内外研究人员已经提出了很多定位算法,取得了不小的成就。但如何在有效减少通信开销、降低功耗的同时获得较高的定位精度仍然是需要大力研究的课题。本论文主要是针对经典的DV-Hop算法进行改进,在分析了DV-Hop算法及其存在问题的基础上,提出了两种定位算法RHDV-Hop算法和TDV-Hop算法,并在网络模拟器NS2下进行模拟实验、对比分析。RHDV-Hop算法的基本思想是:在DV-Hop算法中引入RSSI测距技术代替DV-Hop算法中到锚节点一跳距离测量,并用2-D Hyperbolic算法代替DV-Hop算法中三边测量法;模拟实验对比结果表明:在不增加硬件成本情况下,RHDV-Hop算法在定位精度方面明显好于DV-Hop算法和一些已经提出的对DV-Hop算法的改进。TDV-Hop算法的基本思想是:在DV-Hop算法中使网络中所有节点获得到锚节点之间的所有路径,并用两点间经过的三角形个数代表跳数值,同时改变网络平均每跳距离计算方法,以及采用极大似然估计法估算自身位置;模拟实验对比结果表明:在锚节点比例较小、网络平均连通度较小且不增加硬件成本的情况下,TDV-Hop算法在定位精度方面明显好于DV-Hop算法。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络结构
• 1.1.2 无线传感器网络节点限制
• 1.1.3 无线传感器网络关键技术
• 1.2 无线传感器网络定位算法研究背景和意义
• 1.3 无线传感器网络定位算法研究现状
• 1.4 论文主要工作
• 1.5 本文结构安排
• 第2章 无线传感器网络定位技术
• 2.1 概述
• 2.2 定位算法评价指标
• 2.3 定位算法中计算节点位置基本方法
• 2.4 定位算法分类
• 2.5 基于距离的定位
• 2.5.1 基于 TOA 的定位
• 2.5.2 基于 TDOA 的定位
• 2.5.3 基于 AOA 的定位
• 2.5.4 基于 RSSI 的定位
• 2.6 基于距离无关的定位
• 2.6.1 质心算法
• 2.6.2 DV-Hop 算法
• 2.6.3 Amorphous 算法
• 2.6.4 APIT 算法
• 2.7 本章小结
• 第3章 RHDV-Hop 算法及其网络模拟
• 3.1 DV-Hop 算法概述
• 3.1.1 DV-Hop 算法基本思想
• 3.1.2 DV-Hop 算法分析
• 3.2 RHDV-Hop 算法
• 3.2.1 RHDV-Hop 算法定位步骤
• 3.2.2 RHDV-Hop 算法流程图
• 3.3 网络模拟N52 实现
• 3.3.1 N52 原理
• 3.3.2 N52 模拟的方法和一般过程
• 3.3.3 N52 模拟脚本基本框架
• 3.4 算法模拟及结果分析
• 3.4.1 定位精度与锚节点密度关系模拟
• 3.4.2 定位精度与网络平均连通度关系模拟
• 3.4.3 定位算法的比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 TDV-Hop 算法及其网络模拟
• 4.1 概述
• 4.2 TDV-Hop 算法
• 4.2.1 TDV-Hop 算法定位步骤
• 4.2.2 TDV-Hop 算法流程图
• 4.3 算法模拟及结果分析
• 4.3.1 定位精度与锚节点密度关系模拟
• 4.3.2 定位精度与网络平均连通度关系模拟
• 4.3.3 定位算法的比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢
• 摘要
• Abstract